바다의 미세 플라스틱 제거 위한 생체공학 '로봇 물고기' 공개

작은 자주식 '로봇 물고기'가 헤엄쳐 다닐 수 있고, 자유롭게 떠다니는 미세 플라스틱에 매달릴 수 있으며, 손상되면 스스로 고칠 수 있다.

과학자들은 바다에서 자기 몸에 미세 플라스틱을 흡착시켜 제거할 수 있게 만든 작은 로봇 물고기를 디자인했다고 23일(현지시간) 외신이 보도했다.

미세 플라스틱은 물병, 자동차 타이어, 합성 티셔츠와 같이 매일 사용되는 더 큰 플라스틱 물질로부터 조각난 수십억 개의 작은 플라스틱 입자들이다. 이것은 21세기의 가장 큰 환경 문제 중 하나이다. 큰 플라스틱은 붕괴를 통해 환경에 흩어지면, 식수, 생산물, 그리고 음식으로 흘러 들어가 환경, 동물, 인간의 건강을 해치게 된다.

이번 연구의 주요 저자 중 한 명인 쓰촨 대학 고분자 연구소의 유얀 왕은 "수생환경에 해로운 미세 플라스틱 오염물질을 정확하게 수집하고 표본으로 추출할 수 있는 로봇 개발이 매우 중요하다"고 지적했다.
쓰촨 대학의 연구원들은 수질 오염에 관한 오염 물질 추적을 위해 혁신적인 해결책을 발표했다. 연구원들이 밝힌 도구는 헤엄쳐 다닐 수 있고, 자유롭게 떠다니는 미세 플라스틱에 매달릴 수 있다. 또 탐험 중에 절단되거나 손상되면 스스로 고칠 수 있는 작은 자주식 로봇 물고기를 만들었다.

이 로봇 물고기는 길이가 13mm에 불과하며, 꼬리에 달린 가벼운 레이저 시스템 덕분에 플랑크톤이 물에서 떠다니는 속도와 비슷한 초당 거의 30mm의 속도로 헤엄치고 펄럭인다.

연구원들은 바다에서 번성하는 플랑크톤에서 영감을 받아 이 로봇을 만들었다. 조개 껍데기의 내부 덮개인 자개로도 알려져 있다. 이 팀은 너커(nacre)의 특정한 화학적 구성에 따라 다양한 미세한 분자 시트들을 겹쳐서 너커(nacre)와 유사한 물질을 만들었다.

이 연구에 따르면 로봇 물고기는 신축성이 있고, 꼬일 수 있는 유연성을 가지며 미세플라스틱을 심지어 5kg까지 당길 수 있다고 한다. 가장 중요한 것은, 생체 공학 물고기는 미세 플라스틱 안에 있는 유기 염료, 항생제, 그리고 중금속이 물고기의 물질과 강한 화학적 결합과 정전기적 상호작용을 가지고 있기 때문에 근처의 자유로운 부유 미세 플라스틱 조각들을 흡착할 수 있다는 것이다.

로봇 물고기는 물고기들이 로봇 물고기의 표면에 달라붙게 한다. 따라서 물고기들이 물에서 미세 플라스틱을 모으고 제거할 수 있도록 유도하는 것이다. 왕 박사는 "로봇이 물에 있는 미세 플라스틱을 모은 후에, 연구원들은 미세 플라스틱의 구성과 생리적 독성을 더 분석할 수 있다"고 설명한다.

게다가 로봇 물고기는 재생 능력도 가지고 있다, 이 로봇 물고기는 스스로 능력의 89%까지 치유할 수 있고, 심지어 약간의 손상이나 베인 경우에도 계속해서 흡착할 수 있는데, 거친 바다에서 오염 물질을 사냥하는 경우에 종종 발생할 수 있다.

왕 박사는 실제 환경에서 어떻게 사용할 수 있는지에 대한 연구가 더 필요하다고 말한다. 예를 들어, 이 부드러운 로봇은 현재 수면에서만 작동하기 때문에, 더 깊은 물속으로 들어갈 수 있는 복잡한 로봇 물고기를 연구할 것이라고 한다.

이 바이오닉 디자인은 다른 유사한 프로젝트 개발에 원인을 제공할 수 있다고 왕 박사는 말한다. 그는 "우리팀은 나노기술이 오염물질의 미량 흡착, 수집, 검출에 큰 가능성을 가지고 있으며, 운영비를 절감하면서 개입 효율성을 향상시킨다"고 말했다.

사실, 이 연구에 참여하지 않은 럿거스 대학의 나노 과학 및 첨단 재료 연구 센터장인 필립 드모크리투에 따르면 나노 기술은 미세 플라스틱과의 싸움에서 가장 중요한 참가자 중 하나가 될 것이라고 말한다.

데모크리투의 연구소는 또한 행성에서 미세 플라스틱을 제거하기 위해 나노 기술을 사용하는 것에 초점을 맞추고 있다.

네이처 푸드 저널은 플라스틱 식품 랩의 환경 친화적인 대안으로 작용할 수 있는 새로운 식물 기반 스프레이 코팅의 발명을 발표했다. 그들의 사례 연구는 이 전분 기반 섬유 스프레이가 병원균을 막을 수 있고, 현재의 플라스틱 포장 옵션보다 낫지는 않더라도 운송 손상을 방지할 수 있다는 것을 보여주었다.

데모크리투는 "우리가 고민하는 것은 더 안전한 디자인 재료를 합성할 수 있는 방법은 없을까? 우리가 순환경제의 일부로 음식물 쓰레기에서 재료를 추출하여 이 문제를 해결하는 데 사용할 수 있는 유용한 재료로 만들 수 있는 방안은 무엇인가?를 연구하는 것"이라면서 "발명과 혁신 사이에는 큰 차이가 있지만, 발명은 아직 아무도 생각하지 못한 것이다. 하지만 혁신은 사람들의 삶을 바꿀 것이다. 혁신은 상업화로 이어지며, 확장될 수 있다"고 강조한다.


김진영 글로벌이코노믹 기자